隔離された海馬から急性脳スライスだけでなく、アストロサイトとニューロンの同時電気生理学的記録の準備<em>地層放線</em>シェーファー担保の刺激中には記述されている。アストログリアカリウムとグルタミン酸トランスポーター電流の薬理学的な分離が実証されている。
アストロサイトは、彼らが統合ニューロン三シナプス、一緒に形成し、神経活動を調節する。確かに、アストロサイトはそれらのイオンチャネルと神経伝達物質受容体の活性化を介して神経細胞の入力を感知し、gliotransmittersの活動依存リリースを通じて、部分的に情報を処理する。また、アストロサイトはカリウム空間バッファリングと同様、GABAのクリアランスに寄与し、グルタミン酸のメイン取り込み系を構成している。これらの細胞は、従って絶えずシナプス活動を監視し、シナプス、放出されたグルタミン酸の変化、GABAおよび細胞外カリウム濃度のために、それによって敏感な指標である。また、アストログリア取り込み活性または緩衝能の変化は、神経細胞の機能に重大な影響を持つことができ、生理病理学的状況やノックアウトマウスを特徴付ける際に見落とされてしまう可能性がある。ニューロンとグリア細胞の活動のデュアル録音ゆえに変化を研究するための重要な方法であるアストログリア取り込みおよびバッファ容量の変化を付随する関連したシナプスの強さ。ここでは、 地層放線アストロサイトを識別する方法と、同時に神経細胞およびグリア細胞の電気生理学的応答を記録する方法を、海馬スライスを準備する方法について説明します。さらに、我々は薬理学的にシナプス誘発アストログリア電流を分離する方法について説明します。
シナプス誘発性神経細胞とグリア細胞応答のデュアル録音がアストログリアプロパティの変更に関連付けられた事前とシナプス後活動にオンラインでの変化を研究するための有用な方法である。シナプス誘発グリア膜の脱分極は細胞外カリウムシナプス前の活動電位の発火に一部起因する上昇8、が、そのほとんどはシナプス後脱分極7への直接の尺度である。したがってグリア膜電位動態の録音は前シナプスの興奮性、シナプス後の活動、細胞外空間のボリュームとカリウム緩衝容量6,8の修正を調査するために使用することができます。アストログリア型グルタミン酸トランスポーター電流が放出確率3の短期的な変動を監視することがシナプス前グルタミン酸放出、、5、9の敏感な指標である。それは、さらに別のシナプスで、または異なる発達世紀における機能的シナプス·グリア相互作用を特徴づけるために使用することができます10歳。それはGLTsは非常に温度に敏感な11アールとNa +、K +およびH 12の電気化学的勾配によって駆動されていることを強調すべきである。したがってGLT電流の振幅と速度論は非常に選ばれた実験条件に依存しています。さらに、記録されたGLT電流由来アストログリア型グルタミン酸クリアランスの実際の時間経過は、部分的に隠れていることが知られている。これは、13彼らの動態を歪めるアストロサイトのelectrotonicプロパティまたは非同期の伝達物質放出、などの要因によってGLT電流のフィルタリングに起因します。フィルタリングメカニズムの時間的特徴を抽出する方法が開発されているとrecenly行わ6,13,14のように、生理的または病理学的な状況で、実際のグルタミン酸クリアランス時間のコースを導出するために使用することができます。また、アストログリア膜の脱分極の同時記録は、電流クランプで、insig提供することができます細胞外カリウム過渡変化の可能性にHTS。シングルアストロサイトは約100の異なるニューロンの100,000シナプスまで連絡し、従って統合ないし、地元の神経回路網の活性を調節する。
すなわち、基礎シナプス活性の洞察を得るためにアストロサイトからの電気生理学的細胞全体の応答を記録し、ここで紹介したテクニックを使用する場合は、1は、アストロサイトでは、ソーマ·レベルでのパッチクランプ記録は主に細胞体から発する検出電流が許可されていることを心に留めておくべきまたは近プロセス。多数の微細プロセスで発生して受容体やチャネルの強い活性化が細胞体に伝播する電流を生成することができたときに確かに、相馬で検出された電流は、部分的にしか細かい先端プロセスに由来する。したがってシナプス区画をカバーする個々の小グリア細胞プロセスにおける基底受容体とチャネル活性はほとんど検出可能である。これは、一部に限られたスパッツが原因ですin situで星状細胞からのホールセルパッチクランプ記録法による膜電流と電圧のIALと時間的制御。しかし、それは豊富な小さな星状膠細胞の突起の表面が断然ソーマとメインプロセスの膜面積を超えていることに留意すべきである。さらに、これらのperisynapticアストログリアマイクロドメインは、おそらく神経膠コミュニケーションとシナプス制御に重要な役割を果たしている機能的に関連する受容体やチャネルが含まれています。我々はここで紹介する手法は、したがってafference刺激中に特定で発生、神経のアンサンブルから同期アクティビティのアストロサイトの統合を研究する際に便利です。それは、個々のシナプスと基底自発的活動中に発生した隣接細かい星状膠細胞の突起の間の対話を研究するために使用すべきではありません。基礎シナプス活動によって誘発される局所アストログリア応答を研究するための代替方法は、dのように、細かいプロセスからパッチクランプ記録を行うことであろう樹状突起15の1。パッチこれらの罰金アストログリアのプロセスはおそらくその小さなサイズのために挑戦しているが、それはおそらくアストログリアマイクロドメインおよび個々のシナプス間のより親密な対話を解明するために追求する道である。電気的ノイズのパッチクランプ記録で平均3から5 Paで到達するので、しかし、個々の細かいアストログリアのプロセスに起因する可能性が小さい電気生理学アストログリア応答は、しきい値検出を下回ることがあります。神経活性物質によるアストロサイトの細胞膜受容体やトランスポーターの活性化は細胞内カルシウムトランジェントをトリガすることができますので、シナプス活動にアストログリア応答を研究するためのもう一つの方法は、カルシウムイメージングである。しかし、カルシウムインジケータ付きのアストロサイトのバルク·ロードは、主に身体的活動16を反映するかもしれません 。電気生理学およびカルシウムイメージングの組み合わせは、どちらも自発的に発生するまたはbを引き起こした、細かいアストログリアのプロセスから小さなカルシウムシグナルを検出可能yの最小のシナプス刺激17,18。しかし、人は低親和性の指標は検出レベル以下に働くかもしれない一方、高親和性カルシウム指示薬は、カルシウム·バッファ、阻害する重要なカルシウムシグナル伝達経路のように作用するかもしれないことを心に留めておくべきである。最後に、また全細胞パッチクランプ時に細胞内シグナル伝達分子の洗い出しを回避細かい星状膠細胞の突起におけるカルシウムイベントを勉強するための洗練された非侵襲的な手法は、アストロサイトに発現させることができる膜標的カルシウムセンサーを使用することにある上皮内だけでなく、 生体内で 19インチ全細胞パッチクランプ、チャネルおよび受容体活性化の際にトリガーされたすべての異なるイオン電流の定量的な情報を提供し、一方、しかし、カルシウムイメージングのみ、1シグナリング多くに関与している分子は、すべてではなく細胞の活動に関する情報を提供できます。ニューロンやアストロサイトからしたがって同時電気生理学的記録神経膠イオンシグナリングとその役割の脳の情報処理のオンラインダイナミクスを解明するためのユニークで強力な方法です。
The authors have nothing to disclose.
著者は写真とナレーションビデオのポストプロダクションのためにダナKamalidenova、モーガンAutexier、とロッシュChopier、ビデオやアニメーションを作っただけでなく、フローリアン·ベックに感謝したいと思います。この作品は、オリンパスがスポンサーとなってHFSPO(キャリア開発賞)、ANR(プログラムジュンヌchercheursとプログラムブラン神経科学)は、FRC(フェデレーション注ぐラRECHERCHEシュールルCerveau)、INSERM、ラPitiéSalpêtrière病院(トランスレーショナルリサーチからの補助金によって支えられてJSにNRに契約)、フランス研究省とドイツ学術振興ポスドクのフェローシップからのUP、博士学校 "生命科学の最前線"から、パリ·ディドロ大学、ベッテンコートシュラー基盤、およびFRM(財団流動ラRECHERCHEMédicale)博士フェローシップ
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Picrotoxin | Sigma | P1675 | dissolve in DMSO |
Kynurenic Acid | Tocris | 0223 | dissolve at 34 °C stirring or sonication |
DL-TBOA | Tocris | 1223 | DCG IV Tocris 0975 |